Знакомство с наиболее эффективной солнечной батареей в мире
Команда исследователей из Университета Нового Южного Уэльса разработала самый эффективный солнечный элемент в мире.
Команда из UNSW в Австралии во главе с доктором Марком Киверсом и профессором Мартином Грин разработала проект солнечных элементов, способный преобразовывать несфокусированную солнечную энергию в электричество с первоклассной эффективностью 34, 5%.
Д-р Марк Киверс и прототип. Изображение предоставлено UNSW
Что действительно является исключительным в этом уровне эффективности, так это то, что он достигается при преобразовании несфокусированного света. Это означает, что клетка может достигать 34, 5% эффективности при преобразовании света, который встречается естественным образом. Раньше уровни эффективности измерялись при учете только сфокусированного света, света, который был сконцентрирован с использованием зеркал.
Эта ячейка заметно более эффективна, даже когда ее оставляют поглощать свет с крыши без легкой концентрации.
Ключом к гиперэффективности клеток является использование призм. Используя призму, модуль способен захватывать свет и подпрыгивать вокруг него. Это позволяет больше возможностей поглощать световую энергию, прежде чем она сможет убежать, отразившись. Он разбивает входящий свет на четыре полосы, которые затем захватываются четырехсоставной системой солнечных элементов.
С одной стороны призмы находится кремниевая ячейка. С другой стороны - ячейка с тройным соединением. Трехсекционная ячейка имеет три слоя: германий, индия-галлий-фосфид и индия-галлий-арсенид. Каждая из этих целей предназначена для определенной длины волны солнечного света, по существу поглощая как можно больше энергии через многоуровневую систему фильтрации. Большая часть энергии, которую клетка с тройным соединением не захватывает, т. Е. Инфракрасный свет, попадает в кремниевую ячейку.
Иллюстрация четырехступенчатой системы. Изображение предоставлено UNSW
В дополнение к своей исключительной эффективности новый дизайн солнечных элементов также чрезвычайно компактен. Модуль полностью вписывается в ладонь одной руки.
Фотография Кристофера Пирса. Изображение предоставлено Sydney Morning Herald
Работа UNSW с Австралийским центром усовершенствованных фотоэлектрических систем (из которых профессор Грин является директором, а д-р Кивер - старшим научным сотрудником) уже более 40 лет добивается больших успехов в области солнечных технологий. В 1989 году исследователи UNSW впервые достигли эффективности преобразования 20% с фотогальванической ячейкой.
В 2014 году Киверс и его команда в UNSW опубликовали новость о нарушении мирового рекорда за самый высокий коэффициент конверсии солнечной энергии, достигнутый для концентрированного света - 40%. Они достигли этой высокой эффективности за счет использования имеющихся в продаже солнечных элементов с помощью специального оптического полосового фильтра. Фильтр смог захватить и преобразовать концентрированную солнечную энергию, которая была недоступна для солнечных элементов самостоятельно, тем самым повысив общую эффективность до беспрецедентных уровней.
Следующим шагом, по словам Киверса, является расширение модуля, чтобы его можно было использовать вне академических кругов. Кроме того, он говорит, что четырехступенчатая система теоретически может обеспечить до 53% эффективности в будущем.
Вниз линия, команда будет стремиться разработать версию модуля, который способен быть изготовлен для повседневного использования. К сожалению, новый прототип ячейки в настоящее время слишком дорог для массового коммерческого производства. Это может за несколько лет до того, как модули станут достаточно дешевыми, чтобы надеть наши крыши.